Estudio Del Proceso De Soldadura Por Fricción Rotacional En Aceros Y Comportamiento De La Zona Afectada térmicamente Generada."

Estudio del proceso de soldadura por fricción rotacional en aceros y comportamiento de la zona afectada térmicamente generada.”

Alumnos : Carlos Parra Zuñiga

Gino Pérez Orellana

Carrera : Ingeniería Civil Mecánica

Profesor Guía : Herman Ochoa

Antofagasta, Junio del 2013

INDICE

1. INTRODUCCION 3

2. OBJETIVOS 5

3. DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO 6

4. METODOLOGIA 8

5. RECURSOS NECESARIOS 10

6. PLAN DE TRABAJO 11

6.1 Diagrama de las distintas combinaciones de piezas 12

7. RESULTADOS ESPERADOS 13

8. CARTA GANTT 14

9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 16

1. INTRODUCCION

En la actualidad, la industria que se desarrolla en el área mecánica, específicamente en la unión de piezas mediante soldadura, ha experimentado un gran avance, lo que ha implicado desarrollar nuevos procesos y procedimientos en búsqueda de la perfección. Los que permitan cumplir con los estándares y nuevos desafíos que expone este campo.

Recientemente se han desarrollado nuevos métodos de unión, con el fin de solucionar los problemas presentados durante el proceso de soldadura de materiales sensibles a los sistemas convencionales; un ejemplo de este es la soldadura por fricción que se realiza en estado sólido y no acarrea los problemas típicos por cambio de estado del material. Los metales unidos mediante este proceso, se ven sometidos a cambios de temperatura y esfuerzos mecánicos localizados de mediano valor (menores que en los procesos de soldadura por fusión), los cuales cambian la microestructura y las propiedades mecánicas preexistentes en los materiales en su estado sólido.

El proceso permite lograr soldaduras de buena calidad y buenas propiedades mecánicas. Como no hay fusión, no ocurren defectos de solidificación, ya que el proceso es controlado por el equipo, eliminando de esta forma el error humano, por lo que la calidad de la soldadura es independiente de la habilidad o actitud del operario.

Pruebas de flexión y de tracción efectuadas a procesos de soldadura por fricción de agitación (SFA) han entregado excelentes resultados en lo relativo a las propiedades de fatiga y rigidez. Lo que es un buen indicio para experimentar con el proceso de soldadura por fricción rotacional.

El proceso de soldadura por fricción rotacional que en adelante llamaremos RFA, es un proceso limpio y no presenta problemas medio ambientales, ya que no genera humos, gases tóxicos, radiación, ni chispas. También genera baja pérdida de propiedades mecánicas en la unión soldada con una mínima presencia de defectos, lo que genera un mayor control dimensional y menor distorsión de las piezas durante el proceso.

La soldadura por fricción es un método por el cual es posible la unión de materiales similares y disimiles por lo cual ha tenido una gran importancia y auge en la industria aeroespacial, automotriz, agrícola, marina, militar por mencionar algunas. Algunos ejemplos de este tipo de unión se ven específicamente en la unión que existe entre el pistón y el anclaje en los cilindros hidráulicos de una retroexcavadora y en los rodillos transportadores utilizados en la industria de la imprenta.

A pesar de no ser en demasía conocida por muchas personas debido a la dificultad de adquisición de equipo y su difusión en los medios comerciales. Sin embargo, es un método muy importante y sobresaliente con respecto al balance costo-beneficio.

2. OBJETIVOS

Objetivo general

La investigación tiene como propósito el estudio de las propiedades mecánicas y la composición microestructural, tanto de la Zona afectada térmicamente (ZAT), como de la zona de unión de dos aceros. Generadas mediante el proceso de soldadura por fricción rotacional. Con la finalidad de profundizar el estudio de la zona ZAT se realizaran ensayos con enfriamiento a temperatura ambiente y enfriamiento controlado por medio de un horno.

Objetivos específicos

• Analizar los procesos de soldadura e identificación de los distintos procesos de soldadura de los aceros.sus distintas formas y efectos sobre el material unido.

• Demostrar la factibilidad de la soldadura por fricción, obteniendo muestras de los distintos aceros a trabajar (4340,4140 y 1045) de buena calidad sin defectos graves típicos de otros métodos de soldadura tales como salpicaduras, mal aspecto de la unión, penetración excesiva, etc.

• A través de diferentes análisis metalograficos identificar la zona de unión y la zona afectada térmicamente en las diferentes muestras junto con las microestructuras presentes.

• Identificar los cambios producidos en las propiedades mecánicas y microestructura en las muestras sometidas a tratamientos térmicos.

• Unir mediante esta técnica materiales de diferente composición y analizar su comportamiento y efectividad.

3. DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO

Existen diversos métodos de soldadura generalmente las 2 piezas de metal a unir su energía proviene de un gas o un arco eléctrico. En el caso de este trabajo el proceso de unión se obtiene a través de la fricción producida entre las piezas.

El principio de funcionamiento consiste básicamente en la pieza en revolución gira en un movimiento de rotación fijo alrededor de su eje longitudinal y se asienta sobre la otra pieza. Cuando la cantidad de calor producida por el roce es suficiente para llevar las piezas a la temperatura de soldadura se detiene el movimiento y se produce un empuje el cual produce la soldadura por difusión atómica, en ese momento se produce un exceso de material el cual es fácilmente removible.

Este proceso de fricción rotacional se puede utilizar para piezas de igual o distinto material, por ejemplo aceros duros y suaves, aluminios, aleaciones, cobre, etc. Lo cual representa una ventaja sobre otros métodos de soldadura que están limitados a algunos metales o dependen de la habilidad de quien lo manipula.

Una vez unidas las muestras ya sea de igual y algunas de distinto material se procederá a estudiar la zona afectada térmicamente (ZAT) o zona afectada por el calor (ZAC) esta puede básicamente perjudicar o beneficiar a los metales unidos, la elevada temperatura producida en el proceso puede generar crecimiento de grano, también se puede generar martensita y son más probables las grietas en la soldadura que pueden producir rotura.

...